Čeští vědci přispěli s mini-družicí GRBAlpha k pozorování nejmohutnější exploze od počátku lidské civilizace

Dosud největší záblesk gama záření GRB 221009A, který prošel sluneční soustavou v neděli 9. října 2022 a byl detekován mnoha kosmickými sondami, pozorovala také nejmenší astrofyzikální družice na světě GRBAlpha. Za analýzu dat z této mini-družice je zodpovědná výzkumná skupina Astrofyziky vysokých energií z Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity (MU).

28. 3. 2023 Tereza Fojtová

This illustration shows the ingredients of a long gamma-ray burst, the most common type. The core of a massive star (left) has collapsed, forming a black hole that sends a jet of particles moving through the collapsing star and out into space at nearly the speed of light. Radiation across the spectrum arises from hot ionized gas (plasma) in the vicinity of the newborn black hole, collisions among shells of fast-moving gas within the jet (internal shock waves), and from the leading edge of the jet as it sweeps up and interacts with its surroundings (external shock). Credit: NASA's Goddard Space Flight Center

Záblesky gama záření vznikají při srážkách neutronových hvězd nebo při gravitačním zřícení velmi hmotných, rychle rotujících hvězd a pro astrofyziky představují možnost, jak objasnit a prokázat řadu fyzikálních jevů. Nové poznatky o výbuchu, který byl natolik výjimečný, že si vysloužil označení nejjasnější výbuch všech dob (BOAT), prezentovali odborníci na 20. zasedání Divize astrofyziky vysokých energií (HEAD) Americké astronomické společnosti (AAS), jenž se koná od 26. do 30. března 2023 na Havaji.

Credit: Pál et al. 2023/GRBAlpha collaboration

„Zatímco přístroje na velkých družicích NASA, jako je například Fermiho gama observatoř, byly extrémní jasností tohoto zdroje zahlceny a nebyly schopny změřit jeho maximální jasnost, GRBAlpha se svým relativně malým a technicky inovativním detektorem dokázala změřit jasnost vzplanutí i v jeho maximu, a přispěla tak k výzkumu tohoto mimořádného jevu,“ uvedl Jakub Řípa z Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty MU, hlavní autor článku prezentujícího výsledky v prestižním časopise Astronomy and Astrophysics. Astronomům se tak podařilo odhadnout kolik energie se uvolní a vyzáří po proměně hvězdy v černou díru.

Velké družice a malý nanosatelit. Když Fermi a GRBAlpha detekovali  záblesk, observatoř Neila Gehrelse Swifta byla na druhé straně Země a  o hodinu později výbuch lokalizovala díky jeho dosvitu. Credit:  Francis Reddy/NASA Goddard, University of Maryland

GRBAlpha se zapsala do historie astronomie, když ukázala, že i malé družice mohou zajistit významná pozorování a účinně doplňovat práci velkých kosmických misí,“ řekl Filip Münz, astrofyzik a spoluautor článku z Přírodovědecké fakulty MU. Mini-družice, která 22. března 2023 oslavila dva roky úspěšného provozu na oběžné dráze, je výsledkem spolupráce maďarských, českých, slovenských a japonských vědců. „Dosud zaznamenala 42 událostí, z toho 27 gama záblesků, 12 slunečních erupcí, dva záblesky z magnetarů a jednu erupci rentgenové dvojhvězdy,“ dodává Marianna Dafčíková, studentka astronomie Přírodovědecké fakulty MU a spoluautorka článku, která se významně podílí na operování a analýze dat družice.

Podobné nanodružice vyvíjejí i další země a instituce, ale GRBAlpha je první svého druhu a otevírá cestu dalším projektům,“ zdůraznil Norbert Werner, vedoucí výzkumné skupiny astrofyziky vysokých energií Přírodovědecké fakulty MU a spoluiniciátor projektu.

GRB 221009A appeared in the constellation Sagitta, within the dust-rich central plane of our galaxy. The bright star at upper left is Vega. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

Signál z GRB 221009A se šířil přibližně 1,9 miliardy let, než dorazil na Zemi, což jej řadí mezi nejbližší známé GRB, jejichž počáteční neboli promptní emise trvá déle než dvě sekundy. Astronomové se domnívají, že tyto záblesky pochází z rodící se černé díry, která vznikla, když se jádro masivní hvězdy zhroutilo pod vlastní vahou. Jak černá díra rychle pohlcovala okolní hmotu, vypouštěla gejzíry obsahující částice urychlené na rychlost dosahující téměř rychlosti světla. Tyto výtrysky vyzařují rentgenové a gama záření.

"I když je to trochu přehnané, GRB 221009A byl pravděpodobně nejjasnějším výbuchem, k němuž došlo od počátku lidské civilizace," řekl Eric Burns, odborný asistent fyziky a astronomie z Louisianské státní univerzity na konferenci na Havaji. Vedl analýzu přibližně sedmi tisíc záblesků gama záření, většinou detekovaných vesmírným teleskopem NASA Fermi Gamma-ray Space Telescope a ruským přístrojem Konus na sondě NASA Wind, s cílem zjistit, jak často může k takto jasným událostem docházet. Odpověď zní: Jednou za 10 tisíc let.

Více informací zde:
https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/forth/aa46128-23.pdf
https://arxiv.org/pdf/2302.10048.pdf

XMM-Newton images captured 20 dust rings, 19 of which are shown here in arbitrary colors. The image merges observations made two and five days after GRB 221009A erupted. Dark stripes indicate gaps between the detectors. A detailed analysis shows that the widest ring visible here, comparable to the apparent size of a full moon, came from dust clouds located about 1,300 light-years away. The innermost ring arose from dust at a distance of 61,000 light-years – on the other side of our galaxy. GRB22
X-rays from the initial flash of GRB 221009A could be detected for weeks as dust in our galaxy scattered the light back to us. This resulted in the appearance of an extraordinary set of expanding rings. Images captured over 12 days by the X-ray Telescope aboard NASA’s Neil Gehrels Swift Observatory, shown here in arbitrary colors, were combined to make this movie.  Credit: NASA/Swift/A. Beardmore (University of Leicester)

Více článků

Přehled všech článků

Používáte starou verzi internetového prohlížeče. Doporučujeme aktualizovat Váš prohlížeč na nejnovější verzi.